Le système sensoriel est chargé de détecter les stimuli du monde extérieur et de transférer les impulsions nerveuses à la bonne partie du cerveau ou de la colonne vertébrale pour permettre au corps de réagir. Le système sensoriel se compose des yeux , les oreilles, le nez, la langue, la peau et leurs nerfs associés.
Six sens sont communément acceptés comme étant accessibles à l'homme et à de nombreux animaux : la vue, l'ouïe, le goût, l'odorat, le toucher et la proprioception. Ce dernier sens est la capacité de savoir à tout moment où se trouvent les parties du corps les unes par rapport aux autres. Chaque organe sensoriel est doté de récepteurs nerveux qui sont conçus pour transmettre des signaux. Par exemple, les yeux contiennent des photorécepteurs pour la lumière, le nez et la langue contiennent des chimiorécepteurs pour les produits chimiques et la peau contient des mécanorécepteurs pour le mouvement, la pression et les sensations associées. Les neurones sensoriels fonctionnent sur le principe du tout ou rien ; ils sont allumés ou éteints. Il n'existe pas de niveaux variables de signal. Au lieu de cela, un stimulus plus fort provoque le déclenchement d'un plus grand nombre de récepteurs ou le déclenchement plus rapide de la même quantité de récepteurs.
Lorsque le cerveau reçoit une entrée sensorielle, il envoie la réponse appropriée le long des voies des motoneurones pour répondre au stimulus. Par exemple, une lumière trop vive amène le cerveau à diriger la pupille de l'œil pour se contracter et laisser entrer moins de lumière.